Performance Evaluation Of Mobile Wireless Sensor Networks Under Uncontrolled Mobility. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF M.S._THESIS_BY_AHMED_SAEED_BINSAHAQ.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

تتكون شبكات الأستشعار اللاسلكية من أجهزة تعمل بطاقة منخفضة ولديها قدرات حسابية والقدرة على الاتصال اللاسلكي و إستشعار البيئة المحيطة. هذه الاجهزة ذات السعر المنخفض عادة ما تكون ثابتة ومنتشرة بكثافة للأستشعار الدوري للبيئة المحيطة. هذه الشبكات فتحت المجال للعديد من التطبيقات في المجالات العسكرية, الصحية و مراقبة البيئة. تعتبر شبكات الأستشعار اللاسلكية المتحركة صنف من شبكات الأستشعار اللاسلكية بحيث أن بعض أو كل أجهزة لأشتشعار تتحرك. العديد من أنظمة مراقبة البيئة صممت وبنيت بناء على شبكات الأستشعار اللاسلكية المتحركة بحيث أن المضيف لجهاز الأستشعار يتحرك بشكل غير منضبط ( على سبيل المثال , نظام OpenSense لمراقبة مدى تلوث الجو في مدينة زيورخ السويدية). في هذه الاطروحة نقيم أداء شبكات الأستشعار اللاسلكية المتحركة بحيث أن أجهزة الأستشعار تتحرك بشكل غير منضبط. في هذه الأطروحة أجهزة الأستشعار تتستخدم طريقتين لأستشعار هما: threshold-based و energy-aware. أيضا أجهزةلأستشعار تستخدم أربع طرق لأرسال البيانات هم: GPRS (General Packet Radio Service) , Wi-Fi, GPRS) مع (Wi-Fi Hybrid, Ad-Hoc . أثناء أستخدام طريقة Ad-Hoc أستخدم بروتوكولين مختلفين لتوجيه حزم البيانات داخل شبكات الأستشعار اللاسلكية المتحركة هما: GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing) و AOMDV (Ad-hoc On-demand Multipath Distance Vector routing ). في هذه الأطروحة أجرينا تجارب مكثفة بإستخدام محاكي الشبكات ns2 لتقييم أداء شبكات الأستشعار اللاسلكية المتحركة. بناء على تلك التجارب وجدنا أن أداء شبكات الأستشعار اللاسلكية المتحركة يتأثر بطريقة إرسال البيانات المستخدمة. أداء طريقة Wi-Fi يعتمد على مدى توفر محطات الاتصال وأستخدامها مع طريقة Hybrid حسن من أستهلاك الطاقة. البروتوكولات المستخدمة مع طريقة Ad-Hoc وهما GPSR وAOMDV يؤديان بشكل سئ عندما تكون شبكات الأستشعار اللاسلكية المتحركة قليلة الكثافة. لكن بوتوكول GPSR يتجاوز بروتوكول AOMDV في الأداء عندما تكون شبكات الأستشعار اللاسلكية المتحركة ذات كثافة متوسطة أو عالية نتيجة إستخدامه للمعلومات الجيوغرافية لتوجيه حزم البيانات وبالتالي يوفر عناء إستخدام طريقة البحث عن المسار أو الطريق التي يستخدمها بوتوكول AOMDV. إستخدام طريقة الأستشعار energy-aware ساعد في تمديد العمر الأفتراضي لشبكات الأستشعار اللاسلكية المتحركة مع نزول طفيف في أدا النظام بسبب أن أجهزة الأستشعار تصبح متحفظة عندما تبدأ طاقتها بالنفاذ.

English Abstract

Wireless sensor networks (WSNs) consist of low powered devices that have a computation, wireless communication and environment sensing capability. These low cost sensors usually are deployed in a densely and stationary manner for periodic sensing of an environment phenomenon. These capabilities of WSNs open the door for many applications in military, health, industry and environment monitoring fields. Mobile Wireless Sensor Networks (MWSNs) is a subclass of WSNs in which some or all sensors are mobile. Many environmental monitoring systems are designed and deployed on top of MWSNs in which sensor hosts are uncon- trolled (e.g. OpenSense system for Zurich city air pollution monitoring). In this thesis we evaluate the performance of mobile wireless sensor networks in which all sensors are mobile and uncontrolled. We consider two simple sensing schemes,threshold-based and energy-aware. We also consider four different data delivery mechanisms mobile sensors can use for data delivery to the base-station; namely GPRS (General Packet Radio Service), Wi-Fi, Hybrid (GPRS and Wi-Fi), and Ad-Hoc in which two routing protocols, GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing) and AOMDV (Ad hoc On-demand Multipath Distance Vector routing), are used. We test the network performance through an extensive simulation based experiments using ns2 simulator. We find that MWSN performance is affected by the data delivery mechanism been used. Wi-Fi performance depends on available base-station(s) coverage. GPRS and Hybrid approach perform similarly and outperform other data delivery mechanisms. We also find that the addition of Wi-Fi in the Hybrid approach improved energy consumption. Both AOMDV and GPSR perform badly in low network density. GPSR, however, outperforms AOMDV in medium and high density MWSNs due to its advantage of using geographic information for packet routing which cuts the need for the expensive route discovery process used by AOMDV. The energy-aware scheme helps in extending network lifetime with a little degradation in system performance because sensors become more conservative when their energy starts to deplete.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Computer
Department:	College of Computing and Mathematics > Computer Engineering
Committee Advisor:	Rowihy, Hosam
Committee Members:	Sheltami, Tarek and Al-Fagih, Ashraf
Depositing User:	BINSHAQ AH SAEED (g201102090)
Date Deposited:	04 Jun 2015 11:37
Last Modified:	01 Nov 2019 15:46
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139587